DE20205654U1

DE20205654U1 - Fluidbetätigter Kontraktionsantrieb und zugehöriger Kontraktionsschlauch

Info

Publication number: DE20205654U1
Application number: DE20205654U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2012-04-13
Also published as: US20050076778A1; EP1495232B1; ES2247526T3; US7185580B2; EP1495232A1; WO2003087587A1; DE50301367D1

Description

G 19938 - les 21. Februar 2 002

FESTO AG & Co, 73734 Esslinqen

Fluidbetätiqter Kontraktionsantrieb und zugehöriger Kontraktionsschlauch

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Kontraktionsantrieb, mit einem Kontraktionsschlauch, der bei Fluidbe auf schlagung eines von ihm begrenzten Beaufschlagungsraumes eine Längenkontraktion erfährt und der an seinen beiden Endbereichen jeweils mit einer den Abgriff der erzeugten Antriebskraft ermöglichenden Kraftabgriffseinrichtung ausstattbar oder ausgestattet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Kontraktionsschlauch für einen fluidbetätigten Kontraktionsantrieb.

Aus der WO 00/61952 Al und der EP 0161750 Bl geht jeweils ein J:luidbetätigter Kontraktionsantrieb hervor, der einen Kontraktionsschlauch enthält, an dem stirnseitig jeweils eine Kraftabgriffseinrichtung befestigt ist. Der Kontraktionsschlauch enthält einen gummielastischen Schlauchkörper und eine bezüglich diesem koaxiale Zugfaseranordnung. Wird der vom Kontraktionsschlciuch begrenzte Beaufschlagungsraum mit unter einem gewissen Betätigungsdruck stehendem fluidischem Druckmedium gefüllt, erfährt der Kontraktionsschlauch eine radiale Aufweitung in Verbindung mit einer axialen Längenkontraktion. Dadurch werden Zugkräfte auf die Kraftabgriffseinrichtungen ausgeübt, so dass diese im Sinne einer gegenseiti-

gen Annäherung beaufschlagt werden. Auf diese Weise können externe Strukturen und Bauteile, die an den Kraftabgriffseinrichtungen fixiert sind, miteinander verspannt und/oder relativ zueinander bewegt werden.

Vor allem bei einer Beaufschlagung mit hohem Betriebsdruck ist es problematisch, an den Endbereichen des Kontraktionsschlauches eine sichere Abdichtung und zuverlässige Kraftübertragung zu den Kraftabgriffseinrichtungen zu gewährleisten. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen fluidbetätigten Kontraktionsantrieb sowie einen Kontraktionsschlauch für einen fluidbetätigteri Kontraktionsantrieb zu schaffen, bei dem derartige Probleme nicht mehr auftreten oder zumindest reduziert sind.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem fluidbetätigten Kontraktionsantrieb der eingangs genannten Art: dadurch, dass der Kontraktionsschlauch an mindestens einem Endbereich Flachgestalt aufweist und umgeschlagen ist, wobei die infolge des Umschlagens nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte des Kontraktionsschlauches fest miteinander verbunden sind.

Ferner wird die Aufgabe mit einem Kontraktionsschlauch der eingangs genannten Art gelöst, der sich dadurch auszeichnet, dass er an mindestens einem Endbereich Flachgestalt aufweist und umgeschlagen ist, wobei die infolge des Umschlagens nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte des Kontraktions-Schlauches fest miteinander verbunden sind.

Durch das Umschlagen des betreffenden Endbereiches des Kontraktionsschlauches in Verbindung mit dessen flacher Gestalt lassen sich die Schlauchenden sehr einfach und zuverlässig abdichten. Vor allem an der Umschlagstelle lässt sich durch den Richtungswechsel eine sichere Dichtstelle realisieren. Aber auch durch gegenseitiges Anpressen der sich gegenüberliegenden Abschnitte der Schlauchwandung kann eine sichere Abdichtung begünstigt werden. Schließlich eignet sich der umgeschlagene Endbereich sehr gut für das sichere Verankern einer den Abgriff der erzeugten Antriebskraft ermöglichenden Kraftabgriffseinrichtung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zweckmäßigerweise liegen die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte flächig aneinander an, wobei sie insbesondere fest zusammengepresst sind.

Die feste Verbindung der nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte kann beispielsweise durch eine Klebeverbindung, eine Schweißverbindung oder eine Nähverbindung erzielt werden, aber auch durch gegenseitiges Verbolzen der Schläuchabschnitte mittels mindestens eines sie durchsetzenden Verbindungsbolzens . Diese Verbindungsarten können auch beliebig untereinander kombiniert werden.

Mindestens ein vorhandener Verbindungsbolzen, beispielsweise in Gestalt einer Schraube oder einer Niete, kann auch Bestandteil der zugeordneten Kraftabgriffseinrichtung sein oder

diese bilden. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn mindestens ein Verbindungsbolzen ein Gewinde aufweist, an dem sich die zu verspannende oder zu bewegende Struktur bzw. das Bauteil im Rahmen eine;r Schraubverbindung fixieren lässt.

Der Kontraktionsschlauch besteht zweckmäßigerweise aus einem Schlauchkörper mit gummielastischen Eigenschaften, in dessen Wandung in koaxialer Anordnung eine Zugfaseranordnung eingebettet ist. Die Zugfaseranordnung kann auch am Außenumfang des Schlauchkörpers sitzen. Die Zugfaseranordnung besteht zweckmäßigerweise aus einer Mehrzahl von überkreuz angeordneten Zugfasern mit hoher Zugfestigkeit und zugleich biegbaren Eigenschaften. Auf Grund der Biegbarkeit wird das Umschlagen des Kontraktionsschlauches am betreffenden Endbereich nicht behindert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Längsschnittdarstellung eine bevorzugte erste Bauform des erfindungsgemäßen Kontraktionsantriebes,

Fig. 2 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung des in Fig. 1 bei II markierten Ausschnittes des Kontraktionsantriebes und

Fig. 3 den Endabschnitt einer alternativen Ausführungsform des Kontraktionsantriebes, wiederum in perspektivischer Darstellung.

Die Zeichnung zeigt einen allgemein mit: Bezugsziffer 1 bezeichneten fluidbetätigten Kontraktionsantrieb. Er kann mit Flüssigkeit oder, vorzugsweise, mit einem gasförmigen Medium betrieben werden.

Wesentlicher Bestandteil des Kontraktionsantriebes 1 ist ein als Kontrakt ions schlcLuch 2 bezeichnetes schlauchartiges Membranelement, das sich im Wesentlichen aus einem aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper 3 und einer koaxial zu dem Schlauchkörper 3 angeordneten Zugfaseranordnung 4 zusammensetzt. Die Zugfaseranordnung 4 könnte den Schlauchkörper 3 strumpf art ig umschließen. Sie ist bevorzugt in die Wandung des Schlauchkörpers eingebettet, so dass sie mit diesem eine schlauchartige Baueinheit darstellt.

An seinen beiden Endbereichen 5, 6 ist der Kontraktionsschlauch 2 fluiddicht: verschlossen. Dadurch begrenzt er einen zur Umgebung hin hermetisch abgedichteten, länglichen Beaufschlagungsraum 7.

An jedem Endbereich 5, 6 ist eine Kraftabgriffsexnrichtung 8 befestigt. Diese ist mit Kraftabgriffsmitteln 12 versehen, an denen zu bewegende oder zu verspannende Strukturen oder Bauteile mittelbar oder unmittelbar befestigt werden können. Bei den Ausfuhrungsbeispielen sind die Kraftabgriffsmittel 12 von einem oder mehreren Gewinden gebildet, die eine Schraubbefestigung der erwähnten Komponenten gestatten.

Im deaktivierten Ausgangszustand, der in Fig. 1 in durchgezogenen Linien gezeigt ist, nehmen die an den beiden Endbereichen 5, 6 angeordneten Kraftabgriffseinrichtungen 8 einen maximalen Abstand zueinander ein. Der Kontraktionsschlauch 2 besitzt hierbei eine gewisse Ausgangslänge. Der Beaufschlagungsraum 7 ist drucklos.

Zur Aktivierung des Kontraktionsantriebes 1 wird der Beaufschlagungsraum 7 mit unter einem vorbestimmten Betätigungsdruck stehenden fluidischen Druckmedium beaufschlagt. Dieses Druckmedium kann über eine mit dem Beaufschlagungsraum 7 kommunizierende Fluidleitung 13 eingespeist werden. Beim Ausführungsbeispiel erfolgt, die Fluideinspeisung durch die Wandung des Schlauchkörpers 3 hindurch, der hierzu mit geeigneten Anschlussmitteln 14 ausgestattet ist. Es wäre jedoch auch möglich, insbesondere bei einem gasbetätigten Kontraktionsantrieb, das Antriebsgcis im Innern des Beaufschlagungsraumes 7 durch einen pyrotechnischen Gasgenerator zu erzeugen (nicht dargestellt).

Bei der Aktivierung wird der Beaufschlagungsraum 7 mit einem Innendruck beaufschlagt, so dass der Kontraktionsschlauch 2 radial aufgeweitet wird. Diese radiale Aufweitung geht einher mit einer axialen Verkürzung der Schlauchlänge. Dadurch werden die Kraftabgriffseinrichtungen 8 zueinander gezogen.

Ursache für dieses Verhalten ist die besondere Struktur des Kontraktionsschlauches 2, insbesondere in Verbindung mit der erwähnten Zugfaseranordnung 4. Die Zugfaseranordnung 4 verfügt beim Ausführungsbeispiel über eine Vielzahl einzelner

• ' · &diams; g

oder zu Strängen zusammengefasster Zugfasern, die eine Überkreuzkonfiguration einnehmen. In radialer Richtung mit Bezug zur Längsachse 15 des Kontraktionsantriebes 1 betrachtet, bildet die Zugfaseranordnung insbesondere eine gitterartige Struktur. Bei der radialen Aufweitung des Schlauchkörpers 3 verändern sich die Gitterwinkel, so dass durch den Kontraktionsschlauch 2 an den beiden Endbereichen 5, 6 eine Zugkraft hervorgerufen wird. Diese Zugkraft, deren Richtung durch Pfeile 16 verdeutlicht ist, wird auf die kraft- und/oder formschlüssig gekoppelten Kraftabgriffseinrichtungen 8 übertragen, die sich folglich in der Zugkraftrichtung 16 aneinander annähern. Der auf diese Weise erzielbare aktivierte Zustand ist in Fig. 1 strichpunktiert bei 17 angedeutet.

Der Kontraktionsschlauch könnte auch eine andere Struktur haben, um das geschilderte Betriebsverhalten zu gewährleisten.

Bei der Betätigung werden die an den Kraftabgriffseinrichtungen 8 fixierten Strukturen und/oder Bauteile relativ zueinander verlagert, so dass sich die gewünschte Aktion einstellt.

Der Kontraktionsschlauch 2 zeichnet sich durch eine besondere Ausgestaltung seiner beiden Endbereiche 5, 6 aus. Diese wird nachfolgend anhand des in Fig. 1 links liegenden Endbereiches E) näher erläutert. Der andere Endbereich 6 ist zweckmäßigerweise identisch ausgebildet. Allerdings besteht auch die Möglichkeit, nur einen der Endbereiche in der besonderen Gestaltung auszuführen.

«. i

Die vorstehenden wie auch die folgenden Ausführungen gelten gleichermaßen für die in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsvarianten, sofern nicht im Einzelfall etwas anderes erwähnt wird.

Der Kontraktionsschlauch 2 weist an seinem Endbereich 5 Flachgestalt auf. Diese wird insbesondere dadurch erreicht, dass der von Hause aus eine kreiszylindrische Gestalt besitzende Kontraktionsschlauch 2 an diesem Endbereich 5 von entgegengesetzten Querseiten her zusammengedrückt wird, so dass sich diametral gegenüberliegende Schlauchwandabschnitte 11a, 11b mit ihren Innenflächen vorzugsweise flächig aneinander anliegen.

An dem besagten Endbereich 5 ist der Kontraktionsschlauch 2 umgeschlagen. Die in Fig. 2 und 3 strichpunktiert angedeutete Umschlaglinie 22 verläuft rechtwinkelig zur Längsachse 15 und zugleich parallel zur Ausdehnungsebene des flachen Endbereiches 5. Man könnte auch sagen, dass der betreffende Endbereich 5 des Kontraktionsschlauches 2 zurückgefaltet ist.

Es liegt mindestens ein Umschlag vor, wobei zweckmäßigerweise lediglich ein einziger Umschlag realisiert wird. Jedenfalls kommen durch dieses Umschlagen wenigstens zwei Flachgestalt aufweisende Schlauchabschnitte 18, 19 des Endbereiches 5, insbesondere mit paralleler Ausrichtung, nebeneinander zu liegen. Diese Schlauchabschnitte 18, 19 sind durch geeignete Maßnahmen fest miteinander verbunden.

J _t ·

·*■·&diams;■&diams;«·

Bevorzugt liegen die - beim Ausführungsbeispiel zwei - durch das Umschlagen erhaltenen Schlauchabschnitte 18, 19 mit den einander zugewandten Außenflächenabschnitten flächig aneinander an. Der vorzugsweise zumindest im Wesentlichen ebene Berührbereich ist in Fig. 2 und 3 bei 23 identifiziert.

Durch diesen unmittelbaren Kontakt wird an der Umschlagstelle 24 ein scharfer Knick im Längsverlauf des Kontraktionsschlauches 2 erhalten. Dieser schnürt den Kontraktionsschlauch 2 fluiddicht ab, so dass die gewünschte ,Abdichtung des Beaufschlagungsraumes 7 zur Umgebung hin erhalten wird.

Um den umgeschlagenen Zustand zu fixieren, sind im Falle der Bauform gemäß Fig. 2 die benachbarten Schlauchabschnitte 18, 19 in ihrem Berührbereich 23 miteinander verklebt. Alternativ wäre auch eine Schweißverbindung möglich.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 kommt anstelle einer Klebe- und/oder Schweißverbindung eine Nähverbindung 25 zum Einsatz. Durch geeignete Nähmaßnahmen unter Verwendung mindestens eines ausreichend zugfesten Nähfadens sind hier die beiden benachbarten Schlauchabschnitte 18, 19 durch Vernähen fest miteinander verbunden. Die Vernähung durchsetzt den Berührbereich 23 quer zur Längsrichtung 15 des Kontraktionsantriebes 1.

An dem Endbereich 5 kann im Innern des Kontraktionsschlauches 2 ergänzend Klebstoff appliziert werden, so dass die aneinander anliegenden Wandungsbereiche des Kontraktionsschlauches 2

— &Iacgr;&Ogr; —

auch im Innern miteinander verklebt werden, um die Dichtheit und den Zusammenhalt weiter zu optimieren.

Es ist auf jeden Fall vorteilhaft, wenn die infolge des Umschlagens nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte 18, 19 - beim Ausführungsbeispiel liegen sie aufeinender - fest zusammengepresst sind. Geeignete Spannmittel hierzu können der oder die Nähfäden der gegebenenfalls zur Anwendung gelangenden Nähverbindung 25 sein.

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen wird das gegenseitige Verpressen der benachbarten Schlauchabschnitte 18, 19 ausschließlich oder zusätzlich durch mindestens einen Verbindungsbolzen 26 erreicht, der die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte 18, 19 quer zu ihrer Längsrichtung durchsetzt und durch geeignet geformte Spannköpfe 27 an den einander entgegengesetzten, vom Berührbereich 23 wegweisenden Seitenflächen 28, 29 beaufschlagt. In Fig. 3 ist lediglich der an der dort nach oben weisenden Seitenfläche 28 platzierte Spannkopf 27 sichtbar.

Bei dem mindestens einen Verbindungsbolzen 26 kann es sich beispielsweise um eine Schraube oder um eine Pressniete handeln, wobei die Spannköpfe 27 von den Köpfen dieser Verbindungselemente gebildet sind.

Die Fig. 2 zeigt eine Bauform mit mehreren Verbindungsbolzen 26 am betreffenden Endbereich 5. Im Gegensatz dazu ist bei der Aus fuhrungs form gemäß Fig. 3 am betreffenden Endbereich nur ein solcher Verbindungsbolzen 26 vorgesehen.

*&diams; «· t

Die geschilderten Verbindungstnaßnahmen zum gegenseitigen Fixieren der durch das Umschlagen nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte 18, 19 können jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination vorgesehen sein.

Bei allen Ausführungsbeispielen bilden die am betreffenden Endbereich angeordneten Verbindungsbolzen 26 gleichzeitig die Kraftabgriffseinrichtung 8. Da die Verbindungsbolzen 26 die Schlauchabschnitte 18, 19 quer zur Zugkraftrichtung 16 durchsetzen, ergibt sich eine optimale formschlüssige Verbindung und somit zuverlässige Kraftübertragung zwischen dem Kontraktionsschlauch 2 und der Kraftabgriffseinrichtung 8. Die Kraftabgriffsmittel 12 können in diesem Fall als Gewinde ausgebildet sein, die eine Schraubbefestigung der zu verspannenden und/oder zu bewegenden Strukturen oder Bauteile ermöglichen .

Durch die Umschlagtechnik wird ferner ein gewisser Selbsthemmeffekt erreicht, da beim Betätigen des Kontraktionsantriebes 1 die unterschiedlichen Schlauchwandlagen sich gegenläufig bewegen müssen und sich so gegen die Verbindungsbolzen 26 abstützen können.

Unter dem Begriff "Verbindungsbolzen" sind jegliche Verbindungselemente zu verstehen, die die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte durchsetzen. Ihr Querschnitt muss nicht notwendigerweise, wie beim Ausführungsbeispiel, kreisförmig gestaltet sein.

Um die Schlauchabschnitte 18, 19 zusammenzuspannen, könnte um sie herum auch eine Klammeranordnung platziert sein. Diese könnte ebenfalls Bestandteil der Kraftabgriffseinrichtung sein.

M>weichend von der in der Zeichnung abgebildeten Bauform könnten die Endbereiche 5, 6 auch mehrmals umgeschlagen sein, so dass mehr als zwei Schlauchabschnitte nebeneinander zu liegen kommen. Ein einmaliger Umschlag mit daraus resultierenden zwei benachbarten Schlauchabschnitten 18, 19 wird jedoch als besonders vorteilhaft angesehen.

25wischen den nebeneinander liegenden Schlauchabschnitten 18, 19 könnte auch ein Zwischenteil angeordnet werden, mit dem die Schlauchabschnitte 18, 19 dann zweckmäßigerweise verspannt sind. Ein solches Zwischenteil könnte Bestandteil der Kraftabgriffseinrichtung 8 sein.

Claims

1. Fluidbetätigter Kontraktionsantrieb, mit einem Kontraktionsschlauch (2), der bei Fluidbeaufschlagung eines von ihm begrenzten Beaufschlagungsraumes (7) eine Längenkontraktion erfährt und der an seinen beiden Endbereichen (5, 6) jeweils mit einer den Abgriff der erzeugten Antriebskraft ermöglichenden Kraftabgriffseinrichtung (8) ausstattbar oder ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontraktionsschlauch (2) an mindestens einem Endbereich (5, 6) Flachgestalt aufweist und umgeschlagen ist, wobei die infolge des Umschlagens nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte (18, 19) des Kontraktionsschlauches (2) fest miteinander verbunden sind.

2. Kontraktionsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte (18, 19) flächig aneinander anliegen.

3. Kontraktionsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte (18, 19) durch entsprechende Spannmittel (25, 26) fest zusammengepresst sind.

4. Kontraktionsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte (18, 19) durch eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung fest miteinander verbunden sind.

5. Kontraktionsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte (18, 19) durch eine Nähverbindung (25) fest miteinander verbunden sind.

6. Kontraktionsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte (18, 19) mittels mindestens eines sie quer durchsetzenden Verbindungsbolzens (26) miteinander verbolzt sind.

7. Kontraktionsantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungsbolzen (26) von einer Schraube oder einer Niete gebildet ist.

8. Kontraktionsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem mindestens einen Endbereich (5, 6) des Kontraktionsschlauches (2) zugeordnete Kraftabgriffseinrichtung (8) formschlüssig an diesem Endbereich (5, 6) verankert ist.

9. Kontraktionsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dem mindestens einen Endbereich (5, 6) des Kontraktionsschlauches (2) zugeordnete Kraftabgriffseinrichtung (8) mindestens einen die nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte (18, 19) quer durchsetzenden und gleichzeitig verbindenden Verbindungsbolzen (26) aufweist.

10. Kontraktionsantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungsbolzen (26) ein den Kraftabgriff ermöglichendes Gewinde (12) aufweist.

11. Kontraktionsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontraktionsschlauch (2) einen aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper (3) und eine zum Schlauchkörper (3) koaxiale, zweckmäßigerweise in die Wandung des Schlauchkörpers (3) eingebettete Zugfaseranordnung (4) aufweist.

12. Kontraktionsantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfaseranordnung (4) in Überkreuzkonfiguration angeordnete Zugfasern aufweist.

13. Kontraktionsschlauch für einen fluidbetätigten Kontraktionsantrieb (1), dadurch gekennzeichnet, dass er an mindestens einem Endbereich (5, 6) Flachgestalt aufweist und umgeschlagen ist, wobei die infolge des Umschlagens nebeneinander angeordneten Schlauchabschnitte (18, 19) des Kontraktionsschlauches (2) fest miteinander verbunden sind.

14. Kontraktionsschlauch nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung gemäß einem oder mehreren Merkmalen der vorhergehenden Ansprüche.